本課題對TA2與40Cr鋼進行了激光焊接試驗,分析了接頭中添加過渡層金屬后,TA2與40Cr鋼的焊接性,從而確定以金屬V、Cu組成復合過渡層,其中V的厚度為0.3mm~0.7mm、Cu的厚度為0.5mm~1.5mm。研究復合過渡層的不同厚度組合及不同激光焊工藝參數(shù)對接頭組織和性能的影響。通過光學顯微鏡、掃描電鏡、XRD等分析測試手段對接頭的組織、斷口形貌和物相進行分析,通過抗拉強度和顯微硬度測試對接頭的力學性能作出評價。采用ANSYS軟件對TA2/40Cr鋼添加0.3mmV/1mmCu過渡層金屬與添加0.7mmV/1mmCu過渡層金屬的激光對焊的溫度場和應力場進行數(shù)值模擬,并通過實測殘余應力對模擬結果進行驗證。研究結果表明:在TA2/40Cr鋼對接接頭中加入0.5mmV/0.5mmCu復合過渡層金屬后進行激光焊接,無法實現(xiàn)TA2與40Cr鋼的可靠連接,接頭焊后即發(fā)生開裂,斷口處有脆性Ti-Cu系列化合物,但未發(fā)現(xiàn)Fe-Ti間脆性化合物。當復合過渡層中的V層厚度保持0.5mm不變,而Cu層厚度由0.75mm增至1.5mm時,接頭強度先增加后降低,激光功率在TA2側為2.9KW、40Cr鋼... 

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 鈦與鋼的焊接性分析
        1.2.1 物理性能差異對焊接性的影響
        1.2.2 化學性能差異對焊接性的影響
    1.3 鈦與鋼焊接國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 熔焊
        1.3.2 釬焊
        1.3.3 壓力焊
    1.4 課題的研究意義及研究內容
第2章 試驗材料、設備及方法
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗設備
    2.3 焊接試驗過程
        2.3.1 焊前準備
        2.3.2 焊接工藝過程
    2.4 焊接接頭的分析測試
        2.4.1 金相顯微組織觀察
        2.4.2 焊接接頭的組織分析
        2.4.3 斷口的分析
        2.4.4 力學性能分析
第3章 TA2與40Cr中間過渡層設計及激光焊接
    3.1 TA2與40Cr添加中間過渡層的原因
    3.2 中間過渡層材料的選擇及過渡層結構的設計方案
        3.2.1 接頭結構設計及中間過渡層金屬體系選擇
    3.3 采用V/Cu過渡層的TA2/40Cr鋼的激光焊接
        3.3.1 V/Cu作為過渡層激光焊接的調控
        3.3.2 Cu過渡層厚度對接頭組織性能的影響
        3.3.3 復合過渡層中V層厚度對接頭組織性能的影響
    3.4 本章小結
第4章 離焦量及偏移量對焊接接頭組織性能的影響
    4.1 離焦量的影響
        4.1.1 改變離焦量的原因
        4.1.2 改變離焦量后的焊縫表面成形
        4.1.3 焊縫微觀組織形貌及分析
        4.1.4 力學性能分析
    4.2 改變偏移量
        4.2.1 焊縫表面成形
        4.2.2 焊縫微觀組織形貌及分析
        4.2.3 力學性能分析
    4.3 焊縫組元調控機理
    4.4 本章小結
第5章 TA2與40Cr激光焊接數(shù)值模擬結果與分析
    5.1 引言
    5.2 有限元模型的建立與求解
        5.2.1 幾何模型與網格劃分
        5.2.2 材料屬性及邊界條件的確定
        5.2.3 熱源模型的處理
    5.3 溫度場模擬分析
        5.3.1 TA2/0.3mmV/1mmCu/40Cr激光焊接溫度場云圖
        5.3.2 TA2/0.7mmV/1mmCu/40Cr激光焊接溫度場云圖
    5.4 應力場模擬分析
        5.4.1 TA2/0.3mmV/1mmCu/40Cr激光焊接頭應力分布云圖
        5.4.2 TA2/0.7mmV/1mmCu/40Cr焊接應力分布云圖
    5.5 殘余應力的驗證
        5.5.1 X射線衍射法測殘余應力的發(fā)展
        5.5.2 X射線衍射法測殘余應力的原理
        5.5.3 殘余應力驗證結果
    5.6 本章小節(jié)
結論
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈦鋼異種材料激光焊接的溫度場分布研究[J]. 胡小紅,王玉玲,許楊.  汽車零部件. 2016(01)
[2]鈦銅異種金屬CMT焊接參數(shù)的優(yōu)化[J]. 陳濤,雒旭亮,馬元學,王暾,車永平.  化工機械. 2015(05)
[3]TA10-Q345R爆炸復合板的界面微觀結構及力學性能[J]. 韓小敏,王少剛,黃燕,陳照峰,李斌斌.  壓力容器. 2015(06)
[4]不銹鋼和鈦合金異種金屬焊接研究進展[J]. 宋庭豐,蔣小松,莫德鋒,沈一璋,朱德貴.  材料導報. 2015(11)
[5]銅作中間層鈦與不銹鋼的脈沖加壓擴散連接（英文）[J]. 鄧永強,盛光敏,尹麗晶.  稀有金屬材料與工程. 2015(05)
[6]Experimental investigation of Tie6Ale4V titanium alloy and 304L stainless steel friction welded with copper interlayer[J]. R.KUMAR,M.BALASUBRAMANIAN.  Defence Technology. 2015(01)
[7]采用不同結構Cu/V填充層的鈦合金/不銹鋼電子束焊接試驗[J]. 王廷,張秉剛,張艷橋,馮吉才,鐘詩勝.  焊接學報. 2014(08)
[8]爆炸焊接裝藥方式對鈦/鋼復合板組織及性能的影響[J]. 劉潤生,張杭永,郭龍創(chuàng).  鈦工業(yè)進展. 2014(03)
[9]鈦/銅異種金屬連接技術研究進展[J]. 馮振,曹睿,溫寶峰,陳劍虹.  焊接. 2014(05)
[10]添加QCr0.8阻隔層的鈦/鋼電子束焊接接頭組織與性能[J]. 王廷,張秉剛,張艷橋,馮吉才,鐘詩勝.  稀有金屬材料與工程. 2014(05)

碩士論文
[1]鈦合金與鋼連續(xù)驅動摩擦焊工藝研究[D]. 于連震.大連理工大學 2014
[2]高強鋼三明治板的激光焊接及其接頭性能研究[D]. 楊橄生.上海工程技術大學 2014
[3]鈦合金/不銹鋼電子束釬焊界面組織及接頭性能研究[D]. 楊忠波.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[4]汽車前縱梁激光填絲焊數(shù)值仿真與關鍵工藝研究[D]. 康斌.湖南大學 2012
[5]TC4鈦合金與1Cr18Ni9Ti不銹鋼超塑性擴散連接工藝研究[D]. 劉永軍.西北工業(yè)大學 2007
[6]TC4鈦合金—鋼復合激光焊接工藝研究[D]. 單磊.浙江大學 2006



本文編號：3655311